Nawanialnie gazu

Wstęp

Gaz ziemny jest gazem bezbarwnym i bezwonnym. Wczesne wykrycie jakichkolwiek nieszczelności gazu na złączach wymaga jego nawaniania. Proces ten polega na dodawaniu do gazu specjalnych związków o intensywnym, łatwym do wykrycia w sposób organoleptyczny zapachu. Obecnie do gazu dodaje się związku o nazwie THT (tetrahydrotiofen). Ma on specyficzny zapach zgniłych jaj i jest łatwo wyczuwalny nawet przy małym stężeniu w powietrzu. Proces nawaniania prowadzi się zwykle w wydzielonych pomieszczeniach stacji gazowych.

Fot. Przykładowa nawanialnia gazu (fot. www.gzog.pl)

Przepisy i normy

Wymagania odnośnie nawanialni gazu wymienione są w Rozporządzeniu Ministra Gopodarki z dnia 26 kwietnia 2013 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać sieci gazowe i ich usytuowanie.

§ 57. 1. Urządzenie do nawaniania gazu ziemnego powinno zapewnić odpowiedni stopień jego nawonienia.
2. W stacji redukcyjnej wprowadzenie do gazu ziemnego środków nawaniających powinno odbywać się na przewodach
wyjściowych z tej stacji. W uzasadnionych przypadkach dopuszcza się wprowadzenie do gazu ziemnego środków nawaniających
w innym miejscu.
3. Urządzenia do nawaniania gazu ziemnego powinny być instalowane w wydzielonych pomieszczeniach.
4. Zbiorniki ze środkiem nawaniającym gaz ziemny należy umieszczać nad powierzchnią terenu.
5. Pod zbiornikami ze środkiem nawaniającym gaz ziemny należy umieścić ruchomą wannę o pojemności zapewniającej
przejęcie całej ilości tego środka.
6. Zbiorniki robocze ze środkiem nawaniającym należy wyposażyć w odpowiednie wskaźniki poziomu ich napełnienia
oraz w dodatkowe przewody do upustu gazu ziemnego przez filtr wypełniony właściwym sorbentem. Wyloty z przewodów
upustowych należy wyprowadzić na zewnątrz pomieszczenia, w którym znajdują się zbiorniki robocze ze środkiem nawaniającym
gaz ziemny. 
 

Według ZN-G-4121

Instalacje do nawaniania gazu łącznie ze zbiornikami środka nawaniającego powinny być zgodne z ZN-G-5003. Urządzenia do nawaniania gazu łącznie ze zbiornikami środka nawaniającego powinny być lokalizowane w obrębie stacji jako obiekty wolnostojące lub w wydzielonych pomieszczeniach i usytuowane nad powierzchnią ziemi, a środek nawaniający powinien być kierowany do rurociągu wyjściowego za urządzeniami pomiarowymi.

Pomieszczenia nawanialni powinny być ogrzewane, a ich temperatura nie powinna być niższa niż 278 K (+5 °C).

Dawka środka nawaniającego powinna być zgodna z ZN-G-5001

Wymagania techniczne dla obiektu (wg. Barczyński „Instalacje do nawaniania gazu” – Wiadomości naftowe i gazownicze nr. 8, 2020, str.8

• Ściany, osłony boczne, stropy, dachy, stropodachy, zadaszenia, drzwi oraz posadzka w pomieszczeniu gdzie zainstalowana

jest instalacja do nawaniania gazu powinny być wykonane z materiałów niepalnych

• Elementy konstrukcyjne budynku z instalacją do nawaniania gazu ziemnego powinny mieć odporność ogniową, wynikającą z obciążenia ogniowego tego obiektu.
• Posadzka powinna być odporna na działanie środka nawaniającego, nieprzepuszczalna, nienasiąkliwa, nieiskrząca i niegromadząca ładunków elektrostatycznych (rezystancja nie większa niż 108 Ω) i powinna być zgodna z wymaganiami PN-E-5203.
• Drzwi powinny otwierać się na zewnątrz i mieć konstrukcję zapobiegającą iskrzeniu mechanicznemu.
• Pomieszczenia, w których znajdują się instalacje do nawaniania, powinny mieć co najmniej wentylację grawitacyjną (nawiew i wywiew). Łączny przekrój otworów nawiewnych powinien być nie mniejszy niż 0,2% powierzchni posadzki pomieszczenia.
• Konstrukcja zadaszenia, stropu, dachu, lub stropodachu powinna być lekka, nieprzekraczająca 750 N/m2 lub posiadać powierzchnię odciążającą spełniającą warunek 0,065 m2 /m3 kubatury pomieszczenia.
• Pomieszczenie, w którym znajduje się instalacja do nawaniania, powinna posiadać termoizolacją oraz zamontowaną instalację grzewczą, by nie doprowadzić do zamarznięcia środka nawaniającego.
• Ze względu na zagrożenie pochodzące od par środka nawaniającego, strefa wokół urządzenia nawaniającego stanowi przestrzeń zagrożoną wybuchem i należy ją zakwalifikować jako strefę „2” zgodnie z rozporządzeniem Ministra Gospodarki z dnia 22 grudnia 2005 r.. Wszystkie elektryczne elementy urządzenia powinny być w wykonaniu przeciwwybuchowym i oznaczone cechą przeciwwybuchowości
• Przewody odpowietrzające urządzenia należy wyposażyć w filtry z substancją pochłaniającą, np. w węgiel aktywny.
• Wszystkie elementy instalacji do nawaniania, znajdujące się pod ciśnieniem powinny mieć wytrzymałość odpowiadającą maksymalnemu ciśnieniu nawanianego gazu oraz być odporne na działanie chemiczne środka nawaniającego.
• Zbiorniki należy projektować, wykonywać i eksploatować zgodnie z wymaganiami dyrektywy PED 97/23/EC  (pojemność zbiorników nie powinna być większa od sześciomiesięcznego zużycia
środka nawaniającego).
• Taca / wanna wyłapująca powinna być wykonana ze stali nierdzewnej i posiadać pojemność umożliwiającą przejęcie całej ilości środka nawaniającego w przypadku wycieku.
• Przewód z filtra pochłaniającego dla nawanialni z nadciśnieniem w zbiorniku powinien być wyprowadzony
nad kontener nawanialni i zakończony bezpiecznikiem ogniowym.
• Przewody łączące poszczególne elementy instalacji zaleca się wykonywać ze stali nierdzewnej. Przewody łączące instalację nawanialni ze zbiornikami mogą być wykonane jako elastyczne w oplocie stalowym.
• Armatura powinna być wykonana z materiałów pozwalających na jej prawidłowe funkcjonowanie w warunkach korozyjnych oraz chemicznego oddziaływania składników gazu ( nie dopuszcza się stosowanie
zaworów ze stopów miedzi).
• Elementy z tworzyw sztucznych, mające kontakt ze środkami nawaniającymi, powinny być wykonane z materiałów odpornych na działanie tych środków np. z politetrafluoroetenu, polietylenu utwardzonego
dyspersyjnie, poliamidu, elastomerów fluorowych (np. FPM/FKM) itp.

Rodzaje nawanialni

Wszystkie obecnie stosowane instalacje do nawaniania można podzielić na dwie zasadnicze grupy:
urządzenia kontaktowe działające na zasadzie odparowania środka nawaniającego, proporcjonalnie do strumienia
przepływającego gazu. Odparowanie może być prowadzone z powierzchni cieczy w naczyniu, z knota nawilżonego
cieczą oraz na drodze barbotażu pęcherzyków gazu przez ciecz. W związku z tym można wyróżnić następujące typy
nawanialni:
a) knotowe,
b) barbotażowe (przeburzające),
c) powierzchniowe,

urządzenia dozujące działające na zasadzie bezpośredniego wprowadzania środka nawaniającego do gazociągu.
Grupę tę można podzielić na:
a) kroplowe (wprowadzanie kroplami środka nawaniającego do gazociągu przez zawór iglicowy),
b) wtryskowe z tłokową pompką dozującą,
c) wtryskowe bez pompy dozującej.
Obecnie najczęściej stosowana technologia polega na bezpośrednim wtrysku odoranta do gazociągu, gdzie następuje proces nasycania gazu.

Charakterystyka nawaniacza

W Polsce najbardziej rozpowszechnionym środkiem nawaniającym jest THT tetrahydrotiofen (czterowodorotiofen) C4H8S. THT nie figuruje w wykazie trucizn. Działa natomiast drażniąco na błony śluzowe oczu, dróg oddechowych i skórę. Wysokie stężenia działają narkotycznie. Jest to ciecz bezbarwna, łatwo palna, słabo rozpuszczalna w benzynie
i alkoholu. Temperatura zapłonu wynosi l 9°C, a temperatura samozapłonu 200°C. Pary tego związku są cięższe od powietrza (gęstość 3,05) i tworzą z powietrzem mieszaniny wybuchowe przy stężeniu 1,2- 12, 1 % obj. Przechowywany jest w butlach łub zbiornikach. Normalna dawka THT wynosi 15-20 mg/m3 gazu ziemnego. W okresie zimowym dawka ta może być zwiększona do 30 mg/m3.

W Europie w powszechnym użyciu jest skala intensywności zapachu opracowana przez Salesa. Wprowadzono w niej stopnie zapachowe (tabela).

Paliwo gazowe przeznaczone dla odbiorców komunalnych powinno mieć zapach w stopniu 2-3. Zapach gazu powinien być wyczuwalny przy stężeniu wynoszącym 20% jego dolnej granicy wybuchowości. Dla gazu ziemnego E (GZ 50) stężenie to wynosi ok. l %.

Do nawanialni współpracującej ze stacją redukcyjną o przepustowości < 6000 m3/h środek nawaniający jest dostarczany w specjalnych pojemnikach (butle transportowe). Dla większych stacji buduje się naziemne zbiorniki magazynowe o odpowiedniej pojemności, tak aby środek nawaniający nie był przechowywany dłużej niż rok.
Dla dużych stacji redukcyjnych i wysokich wartości ciśnienia wylotowego stosuje się urządzenia nawaniające z pompą dozującą

Nawanialnia kontaktowa NK 67 i NK 150

Przeznaczona jest do nawaniania gazu o ciśnieniu do 0,4 MPa i przepustowości do 5000 Nm3/h. Nawanianie jest realizowane w cylindrycznym zbiorniku o pojemności 67 dm3 (lub 150 dm3 ). Ustawiony w pozycji poziomej zbiornik, wypełniony jest środkiem nawaniającym, którego poziom można odczytać na poziomowskazie. Dla zawartej w zbiorniku ilości 150 dm3  nawaniacza, jego zapas wystarczy na 45 dni, przy średniej przepustowości 5000 Nm3/h i stężeniu 25 ¸ 30 mg/m3.

Rys. Nawanialnia kontaktowa NK67 (POLDE)

ozn. A – Zbiornik nawaniacza
F – Filtr aktywny
H – Płynowskaz
K – Kolektor gazowy główny
P – Manometr tarczowy
U – U-rurka laboratoryjna
W- Wanna ochronna

Na głównym rurociągu gazowym zabudowana jest przepustnica. W wyniku powstałej różnicy ciśnień na przepustnicy, gaz nawaniany przepływa rurociągiem obejściowym przez zbiornik nawaniający. Tam bezpośrednio kontaktuje się z płynnym nawaniaczem nasycając się w 100% jego oparami. W wyniku dalszego wymieszania z gazem, uzyskuje się stężenie nawaniacza minimum 18 mg/Nm3.

Dla umożliwienia pomiaru spiętrzenia ci?śnienia gazu, zabudowano równolegle do przepustnicy manometr różnicowy w postaci U-rurki. Na zewnątrz stacji znajduje się filtr służący do pochłaniania oparów
THT z rury upustowej podczas odpowietrzania lub napełniania zbiornika.

Nawanialnia wtryskowa GOE SO

Rys. Nawanialnia wtryskowa GOE 07 (Honeywell). Ozn. 1. Płyta montażowa, 2. Pompa wtryskowa, 3. Dysza wtryskowa, 4. Zbiornik rezerwowy, 5. Zbiornik wymienny, 6. Pompa próżniowa, 7. Filtr z węglika spiekanego, 8. Pokrętło nastawcze pompy 9. Biureta pomiarowa, 10. Manometr podciśnienia, 11. Czujnik przepływu (opcja), 12. Węże podłączeniowe, 13. Filtr węgla aktywnego, 14. Wyłącznik poziomu (opcja), 15. Wanna, 16. Zawór zamykający biuretę pomiarową, 17. Zawór zamykający zbiornik rezerwowy, 18. Zawór zamykający pompę próżniową, 19. Zawór zamykający układ rozruchowy, 20. Zawór zamykający przewód wtryskowy, 21. Zawór zamykający dyszę wtryskową, 22. Zawór zwrotny, 23. Zawór odpowietrzający zbior. rezerwowy, 24. Zawór spustowy zbiornika rezerwowego, 25. Przycisk sterowania ręcznego, 26. Puszka przyłączeniowa pompy, 27. Puszka przyłączeniowa (EEx i) dla przycisku sterowania ręcznego i czujnika przepływu, 28. Uchwyt dla węży podłączeniowych, 29. Urządzenie płuczące (opcja), 30. Zawór zamykający urządzenie płuczące, 31. Przepływomierz ODM (opcja), 32. Zawór elektromagnetyczny dla ODM
33. Zawór zamykający ODM

Zasada działania – Nawanialnia pracuje na zasadzie bezpośredniego wtrysku. Informacje o wielkości przepływu otrzymywane są z przelicznika przepływu, który wystawia impulsy proporcjonalne do przepływu normalnego do sterownika nawanialni. Sterownik nawanialni uruchamia membranową pompę dozującą (2) proporcjonalnie do otrzymanych wielkości impulsów. Z każdym suwem pompy zostaje dozowana odpowiednia ilość nawaniacza (mm3) do gazu poprzez dyszę wtryskową (3). Objętość skoku jest ustawiana na pompie. Pompa wtryskowa (2) napełniania jest nawaniaczem z 5 litr. zbiornika rezerwowego (4), który z kolei jest napełniany poprzez zbiorniki wymienny (5).
Poziom w zbiorniku rezerwowym opada tylko w przypadku pustego zbiornika wymiennego.

Fot. Nawanialnia wtryskowa firmy LEWA. Po prawej dysza wtryskowa